飞轮储能用永磁同步电机温度场分析

针对飞轮储能用永磁同步电机散热困难的问题,以某额定功率为300 kW、转速为10 000 r/min的永磁同步电机为研究对象,利用磁热耦合的方法,对永磁同步电机的损耗和温度场进行模拟及测试分析,研究永磁同步电机的损耗及电机热分布;利用热仿真模型,研究电机关键部件散热的影响因素。结果表明：高温主要集中于永磁体及绕组区域;减小流道宽度、增大流道数目以及增大流道圆角半径可有效提高定子散热性能;辐射率越高,永磁体散热性能越好;改进电机结构后,永磁体最高温度下降10.5%。研究结果可为永磁同步电机的设计及散热优化提供参考。     

车用永磁同步电机磁热耦合分析

随着电动汽车对永磁同步电机性能的要求越来越高,进行该类电机的磁热耦合分析尤为必要。以一台40 kW物流车用永磁同步电机为研究对象,根据电机的结构参数在RMxprt中建立了电机的分析模型,利用有限元方法(FEM)分析电机的磁场,并计算电机的损耗。采用磁热耦合分析方法分析电机的温度场。将电机的损耗等效为电机温度场的热源,流固耦合仿真了该电机在额定工况下电机的温度场分布情况,为电机设计提供了重要的理论依据。     

滑模控制的PMSM调速系统抗负载性能研究

针对永磁同步电机(PMSM)调速系统在突加负载时产生的抖动现象,基于矢量控制的电机调速系统,设计了一种将永磁同步电机速度环上用滑模控制代替传统比例积分(PI)控制的新方法;建立了这两种控制方法的Matlab/Simulink仿真模型,同时搭建了永磁同步电机的负载试验台。结果表明:改进的滑模控制方法在电机突加负载时,电机转速恢复稳定值时间比PI时减小了83%;在恢复稳定转速后,采用滑模控制比PI控制的电机转速稳态误差减少了90%;验证了所提出的滑模控制方法具有较强的抗负载能力,很大程度上改善了电机的响应速度。通过试验研究分析,得到了PI控制的转速偏差大于滑模控制的转速偏差的试验结果,进一步验证了在电机达到稳定状态突加负载后,滑模控制的永磁同步电机具有良好的抗负载性和系统稳定性。     

多盘式无铁心永磁电机参数设计与电磁仿真

当前无人机广泛采用的单层盘式电机因其定转子之间存在单边磁拉力,使得轴承寿命短且存在转矩小、过载能力差、效率低等问题。为此,设计了塑料结构多盘式无铁心永磁同步电机,其机械结构由塑料材料制成。采用多气隙结构增大转矩输出能力,无铁心结构提高效率,由塑料材料制成的电机结构具有较高的热特性和力学特性,可进一步增加转矩密度,适合无人机使用。根据无人机的实际需求,对三转子双定子MCPMM的结构参数进行设计,基于有限元方法,建立电机三维有限元模型进行电磁性能仿真。仿真结果表明:三转子双定子MCPMM在空载运行时,磁链为0.022 Wb,反电势为42.1 V;在额定运行时,额定转矩为5.3 N·m,额定输出功率为2 000 W,电机效率为89.2%,符合设计要求。     

钕铁硼永磁电机永磁体涡流发热退磁研究

为了研究永磁体涡流损耗发热对永磁体磁性的影响,应用有限元分析软件对一台发生退磁的500 kW永磁同步电动机的永磁体进行涡流损耗分析.在600 kW永磁同步电机的研制过程中,采取了一些结构改进措施,并对样机永磁体进行了涡流损耗分析和稳态温度场计算.仿真结果表明,涡流损耗发热会导致永磁体退磁,而采取的结构改进措施能够有效减小涡流损耗.样机实验结果表明,新结构永磁同步电动机运行可靠,可为相关电机的设计提供经验.     

基于矢量控制的电动汽车用永磁同步电机系统研究

针对传统PWM调制技术运用到电动汽车时，存在的谐波含量较大，转矩脉动较高等缺点，设计了基于矢量控制的电动汽车 用永磁同步电机系统。基于矢量控制的原理，在MATLAB/Simulink环境下搭建了永磁同步电机矢量控制系统模型，采用id=0控制策略，仿真研究了系统 动态响应。以TI公司的数字信号处理器(DSP) TMS320F28335作为控制芯片，搭建了永磁同步电机控制系统实验平台，实验研究了电机系统在基速以下运行的状态 和效率。仿真和实验结果具有很好的一致性，该研究可为电动汽车用永磁同步电机系统的设计和分析提供参考。     

轨道除沙车集沙铲功耗分析与形状优化

基于离散元法,利用EDEM软件中的Hertz-Mindlin接触模型,研究沙子物理特性和集沙铲几何特点,建立基于EDEM软件单叶集沙仿真模型。分析了集沙铲转速为90 r/min,100r/min,120 r/min时,沙堆沙粒能量的数值规律,计算出在额定工况下3种转速下所需功率分别4.24 kW,5.29 kW,7.46 kW。同时对定转速120 r/min下集沙铲叶片形状进行优化,通过仿真得到平板集沙铲以及集沙铲末端弧度半径分别为700 mm,500 mm,300 mm时的受力情况,分析后得到集沙铲末端弧度半径为500 mm时受力峰值最小,作用过程中受力较为均匀,所受冲量较小。     

车用永磁同步电机定子模态分析

针对电动汽车运行过程中产生的振动噪声问题,以某车用永磁同步电机为研究对象,运用Ansys Maxwell软件分析电机气隙磁密,得到电机运行的气隙磁场和径向电磁力,再对永磁同步电机的定子进行模态分析,得到定子系统的固有频率,同时采用锤击法结合LMS软件进行模态试验,将有限元仿真和模态试验数据进行对比,验证有限元模态分析的准确性。结果表明,该永磁同步电机的定子结构模态频率和径向电磁力波频率有较大的差异,不会由于电机径向电磁力而产生共振,这项工作为解决电机振动噪声问题和优化汽车NVH性能提供了参考。     

永磁同步电动机的有限时间跟踪控制

针对永磁同步电动机绕组相电流和转速强耦合特性,本文研究了永磁同步电动机的有限时间跟踪问题,基于技术和稳定判据,结合永磁同步电动机d-q轴下的数学模型,分析设计电机电压控制器,在MATLAB/SIMULINK中建立永磁同步电机矢量控制系统的仿真模型,使系统在有限时间内准确的跟踪给定的转速和转矩等参考信号。     

失独之殇：失独家庭的养老困境及其解决对策

将模型参考自适应技术（MRAS）应用于永磁同步电机（PMSM）无速度传感器直接转矩控制系统中。以永磁同步电机本身为参考模型,以电机的电流模型为可调模型,并利用Popov超稳定理论推出自适应律,对转子速度和位置信息进行辨识。考虑到无速度传感器控制系统存在参数变化和负载扰动的鲁棒性问题,将自抗扰控制（ADRC）引入到模型参考自适应无速度传感器调速控制系统中,形成一种新型的复合控制算法。在Matlab/Simulink中建立基于MRAS和ADRC的混合无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型,仿真结果表明,该算法具有较好的速度和位置辨识精度、较强的鲁棒性和抗干扰特性、较优的动静态特性。     

电动汽车电驱动系统机电耦合动态特性研究

为研究典型工况下电动汽车电驱动系统机电耦合作用机理,考虑永磁同步电机动态特性及齿轮传动系统非线性时变啮合特性,建立包括永磁同步电机动态模型和齿轮传动系统动力学模型的电动汽车电驱动系统机电耦合动力学模型。在此基础上,仿真分析稳态工况、冲击载荷工况、起伏路面工况等典型工况下电动汽车电驱动系统齿轮系统扭转特性和电机定子电流的动态响应特性。仿真结果表明:驱动电机与传动系统之间存在明显的机电耦合效应;电机定子电流会受到机械传动系统啮频和转频的调制;可以通过电机定子电流监测电驱动系统齿轮传动系统的啮合振动状态。研究结果可为电动汽车电驱动系统主动减振控制策略研究提供参考。     

基于时域分析的汇流行星排内齿圈振动仿真与试验研究

针对汇流行星排在履带车辆综合传动装置工作中产生的振动问题,基于动力学传动理论综合考虑时变啮合刚度、扭转刚度、啮合阻尼等因素的影响,建立了汇流行星排齿轮系统直齿轮行星传动的平移-扭转模型,仿真计算分析内齿圈振动位移量与输入转速之间的对应关系。设计并搭建汇流排振动试验台进行200～1 500 r/min转速工况试验,分析了不同转速工况下内齿圈的时域特征与转速的变化规律。研究结果表明:转速越大,汇流行星排的内齿圈振动量越大,转速在200～1 000 r/min时X向与Y向振动变化不明显;在1 000～1 500 r/min时X向与Y向振动更加强烈,模型仿真结果与试验数据变化趋势一致,验证了所建模型的准确性。     

具有功率因数校正能力的驱动充电一体化拓扑研究

针对目前电动汽车永磁同步电机牵引系统和锂电池组充电系统相互独立的问题,提出了一种电动汽车驱动充电一体化拓扑结构。驱动模式下的电机驱动系统等效为一个三相逆变器,在充电模式下将永磁同步电机驱动模块和电机重构成锂电池组充电系统中具有功率因数校正能力的升压/降压变换器,即PFC(power factor correction capability)变换器,其中IPM(interior permanent magnet)电机绕组充当滤波电感。分析一体化拓扑驱动和充电工作状态以及IPM电机绕组在不同充电模态的数学模型、IPM电机转子位置角与电机绕组电感值的关系。采用功率控制方式,根据输入功率设定值,控制输入功率跟随输入功率设定值,使功率因数达到1。仿真及实验结果表明:本文所提出的一体化拓扑结构及控制策略在充电过程中具有良好的功率因数校正能力。     

基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用CRUISE和Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。     

基于水冷冷却方式的轮毂电机温升对比分析

针对内、外转子轮毂电机结构不同使电机受水冷方式的冷却效果不同,对两种电机在部件参数相同条件下进行温升对比。分析不同浓度的乙二醇水溶液对内、外转子轮毂电机各部件温度的影响程度。结果表明:内、外转子轮毂电机采用水冷方式可以有效降低电机部件温度,但在冷却后,电机中相同部件温度分布和温差情况不同; 4种不同浓度的乙二醇冷却水均可降低内、外转子轮毂电机的各部件温度,但冷却效果不同。通过有限元计算结果与实验数据对比发现,2不同结构电机的计算结果与实验结果吻合度较高,验证了有限元分析的正确性。     

温度对电动自行车用电机空载转速的影响

整车厂经常以电机的空载转速是否满足要求作为产品测试和进料检验的重要的接受标准,因此,对电机空载转 速与温度变化关系的研究是十分必要的。目前,电动自行车驱动用电机主要以永磁无刷直流电机为主,相对于电励磁的 电机,温度对永磁电机的影响更为明显。针对不同温度下的电机空载转速特性,分析计算永磁无刷直流电机空载转速与 温度变化的关系;并进行实验验证,实测值与分析计算结果具有良好的一致性。研究结果表明：随着温度的升高,电动自 行车用无刷直流电机的空载转速逐渐升高。该研究结论对电动自行车永磁无刷直流电机的设计、研究以及电动自行车 的生产具有参考指导意义。     

汽车车内中高频噪声模拟仿真分析

建立了某国产乘用车的SEA模型,对乘用车驾驶室中高频噪声进行了仿真。将理论计算和试验测量相结合得到了模型的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子等参数。进行了发动机空挡5 000 r/min试验,测得发动机舱声辐射激励和动力总成悬置振动激励;完成了驾驶室头部声腔噪声仿真计算和试验验证,检验了SEA模型的可靠性。利用此模型,针对底盘噪声输入进行了车内中高频噪声仿真分析,得到了驾驶室头部声腔的噪声响应特性曲线。     

乘用车动力传动系瞬态工况扭振分析与改进

考虑离合器扭转减振器非线性刚度、齿轮啮合时变刚度和齿轮侧隙,建立了乘用车传动系3挡集中参数扭振模型。用用LMS virtual.lab和Simulink联合仿真模拟乘用车反复点踩油门-松油门的瞬态工况,飞轮、输入轴瞬态转速变化的仿真与实验曲线对比验证了模型的有效性。仿真分析发现:小刚度的离合器扭转减振器可以有效改善传动系的瞬态性能。模型中换用双质量飞轮,仿真结果表明:在反复点踩油门-松油门的瞬态工况下,飞轮和输入轴转速波动幅值分别减小了14和38 r/min,输入轴瞬时转速中的冲击变化量几乎完全消除。     

粒子群优化变论域模糊PID的永磁同步电机矢量控制策略

永磁同步电机具有结构简单、噪音低、效率高等优点而得到广泛应用。但是传统的矢量控制方法已经不能满足当前产业的控制需要,为了获得更好的控制性能,在普通PID控制的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化的变论域模糊PID控制方法。分析永磁同步电机矢量控制原理,并建立了PMSM在dq坐标系下的数学模型,设计了基于PSO的变论域模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建i_d=0矢量控制下的PMSM调速系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制和模糊PID控制相比,基于粒子群优化的变论域模糊PID控制方法在具备传统模糊控制和PID控制算法优点的同时,利用粒子群算法得到最佳模糊论域,提高了永磁同步电机控制系统的动态响应速度,减少了超调和波动。     

车用甲醇燃料发动机整机性能研究

以仿真计算、理论分析为主,基于样机参数构建汽油机仿真模型,并通过改变燃料、压缩比和负荷控制方式将原模型改进为高压缩比甲醇发动机模型。在经济工况(2 000 r/min,60%负荷)计算分析了甲醇和汽油2种燃料发动机运行特性的差异。结果表明:甲醇发动机通过进气晚关角调节负荷,可提高进气压力、减少泵气损失;较好抗爆性使其能匹配更高的几何压缩比,而高压缩比甲醇发动机使燃烧放热速率更快,输出转矩和有效热效率均优于汽油机。通过优化匹配这些重要因素,为进一步优化甲醇发动机的工作性能和推动甲醇燃料作为汽油的替代燃料提供理论参考。